吸附劑:能吸附某些成分的固體物質-中文百科頻道

簡介

在吸附操作中，用以選擇性吸附氣體或液體混合物中某些組分的多孔性固體物質，通常制成球形、圓柱形或無定形的顆粒或粉末。優良吸附劑應具有的特性主要是單位質量吸附劑具有較大的表面積，對吸附質具有較大的吸附能力（即平衡吸附量大），并且具有良好的選擇性，即能優先吸附混合物中某些組分。此外，還要求容易再生(即平衡吸附量對溫度或壓力的變化敏感)，具有足夠的強度和耐磨性等。

吸附劑也稱吸收劑，這種物質可使活性成分附着在其顆粒表面，使液态微量化合物添加劑變為固态化合物，有利于實施均勻混合，其特性是吸附性強。

吸附劑一般也分為有機物和無機物兩類，有機物類如小麥胚粉，脫脂的玉米胚粉，玉米芯碎片，粗麸皮，大豆細粉以及吸水性強的谷物類等，無機物類則包括二氧化矽、蛭石、矽酸鈣等。

常用的吸附劑有以碳質為原料的各種活性炭吸附劑和金屬、非金屬氧化物類吸附劑（如矽膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等）。

理化性質

物理性質

總的來說，吸附劑一般有以下特點：大的比表面、适宜的孔結構及表面結構；有良好的機械強度等。具體物理性質如下：

a.孔容（VP）：

吸附劑中微孔的容積稱為孔容，通常以單位重量吸附劑中吸附劑微孔的容積來表示（cm3/g).孔容是吸附劑的有效體積，它是用飽和吸附量推算出來的值，也就是吸附劑能容納吸附質的體積，所以孔容以大為好。吸附劑的孔體積（Vk）不一定等于孔容（VP），吸附劑中的微孔才有吸附作用，所以VP中不包括粗孔。而Vk中包括了所有孔的體積，一般要比VP大。

b.比表面積：

即單位重量吸附劑所具有的表面積，常用單位是m2/g。吸附劑表面積每克有數百至千餘平方米。吸附劑的表面積主要是微孔孔壁的表面，吸附劑外表面是很小的。

c.孔徑與孔徑分布：

在吸附劑内，孔的形狀極不規則，孔隙大小也各不相同。直徑在數埃（A0）至數十埃的孔稱為細孔，直徑在數百埃以上的孔稱為粗孔。細孔愈多，則孔容愈大，比表面也大，有利于吸附質的吸附。粗孔的作用是提供吸附質分子進入吸附劑的通路。粗孔和細孔的關系就象大街和小巷一樣，外來分子通過粗孔才能迅速到達吸附劑的深處。所以粗孔也應占有适當的比例。活性炭和矽膠之類的吸附劑中粗孔和細孔是在制造過程中形成的。沸石分子篩在合成時形成直徑為數微米的晶體，其中隻有均勻的細孔，成型時才形成晶體與晶體之間的粗孔。

孔徑分布是表示孔徑大小與之對應的孔體積的關系。由此來表征吸附劑的孔特性。

d.表觀重度（dl）：又稱視重度。

吸附劑顆粒的體積（Vl）由兩部分組成：固體骨架的體積（Vg）和孔體積（Vk），即：Vl=Vg+Vk

表觀重度就是吸附顆粒的本身重量（D）與其所占有的體積（Vl）之比。

吸附劑的孔體積（Vk）不一定等于孔容（VP），吸附劑中的微孔才有作用，所以VP中不包括粗孔。而Vk中包括了所有孔的體積，一般要比VP大。

e.真實重度（dg）：

又稱真重度或吸附劑固體的重度，即吸附劑顆粒的重量（D）與固體骨架的體積Vg之比。

假設吸附顆粒重量以一克為基準，根據表觀重度和真實重度的定義則：dl==l/Vl;dg=l/Vg

于是吸附劑的孔體積為：Vk=l/dl–l/dg

f.堆積重度（db）：

又稱填充重度，即單位體積内所填充的吸附劑重量。此體積中還包括有吸附顆粒之間的空隙，堆積重度是計算吸附床容積的重要參數。

以上的重度單位常用g/cm、kg/l、kg/m表示。

g.孔隙率（εk）：

即吸附顆粒内的孔體積與顆粒體積之比。

εk=Vk/(Vg+Vk)=(dg-dl)/dg=1-dl/dg

h.空隙率（ε）：

即吸附顆粒之間的空隙與整個吸附劑堆積體積之比。

ε=(Vb-Vl)/Vb=(dl-db)/dl=1-db/dl

化學性質

對吸附質有強烈的吸附能力；化學性質穩定，一般不與吸附質和介質發生化學反應；制造方便，容易再生。

常見種類

工業上常用的吸附劑有：矽膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是确定吸附操作的首要問題。

常用的吸附劑（見表）有：

①活性白土、矽藻土等天然物質。常用于油品和糖液的脫色精制。

②活性炭。由各種含碳物質經碳化和活化處理而成，耐酸堿但不耐高溫，吸附性能良好，多用于氣體或液體的除臭、脫色以及溶劑蒸氣回收和低分子烴類的分離。

③矽膠。由矽酸鈉水溶液脫鈉離子制成的堅硬多孔的凝膠顆粒，能大量吸附水分，吸附非極性物質量很少，常用于氣體或有機溶劑的幹燥以及石油制品的精制。

④活性氧化鋁。由氧化鋁的水合物加熱脫水制成的多孔凝膠和晶體的混合物，常用于氣體和有機溶劑的幹燥。

⑤合成沸石。又稱分子篩，人工合成的矽鋁酸鹽，具有均勻的孔徑(0.3～1nm)，熱穩定性高，選擇性好，用于氣體和有機溶劑的幹燥及石油餾分的吸附分離等。⑥合成樹脂。具有巨型網狀結構，常用的有非極性樹脂，如苯乙烯-二乙烯基苯共聚體或極性樹脂,如聚甲基丙烯酸酯等，用于廢水處理、維生素的分離、藥劑的脫色和淨制等。

作用

吸附劑會吸收制冷劑蒸汽，使蒸發器中壓力降低，于是會有更多液體氣化，蒸發中吸收熱量降溫，實現吸附制冷。

吸附劑選擇吸附雜質，可進行産品提純。

活性炭可用于污水處理場排氣吸附。

活性炭作用：

1、空氣淨化；2、污水處理場排氣吸附；3、飲料水處理；4、電廠水預處理；；5、廢水回收前處；6、生物法污水處理；7、有毒廢水處理；8、石化無堿脫硫醇；9、溶劑回收；10、化工催化劑載體；11、濾毒罐；12、黃金提取；13、化工品儲存排氣淨化；14、制糖、酒類、味精醫藥、食品精制、脫色；15、乙烯脫鹽水填料；16、汽車尾氣淨化；17、PTA氧化裝置淨化氣體